法蘭拼焊焊接防變形的控制與探討

摘 要：法蘭焊接過程中的變形主要包括角變形、圓度變形和扭曲變形。不同類型的變形原理不盡相同。角變形的控制主要方法包括坡口設(shè)計(jì)、對(duì)稱焊接、水平翻邊焊接和選擇合理的焊接參數(shù)，圓度的變化控制主要通過預(yù)測(cè)收縮量，預(yù)留空間，通過退焊法、對(duì)焊法、跳焊法來進(jìn)行焊接可以有效控制扭曲變形。在焊接過程需要消除摩擦力、重力的影響。

關(guān)鍵詞：法蘭，拼焊，變形控制

引言

法蘭通常是通過焊接拼接而成，焊接質(zhì)量的好壞直接影響到法蘭的品質(zhì)。因此，需要對(duì)法蘭焊接變形的原理進(jìn)行分析，從而給出防止法蘭焊接變形的方案。

1法蘭焊接變形原理

法蘭焊接過程中的變形主要包括角變形、圓度變形和扭曲變形。不同類型的變形原理不盡相同。角變形發(fā)生的主要原理是焊縫截面的寬度大小不一致，造成橫向收縮量出現(xiàn)差異，發(fā)生焊件的平面偏移，最終導(dǎo)致兩側(cè)向上翹起一個(gè)角度。角變形主要發(fā)生在拼接焊縫截面不對(duì)稱或沒有采取正確的焊接工藝的情況下，發(fā)生焊縫區(qū)沿板材厚度方向發(fā)生橫向收縮引起角變形。法蘭圓度變形主要是由于拼接焊縫時(shí)法蘭發(fā)生橫向收縮，由四瓣拼焊而成的法蘭中多條焊縫的收縮量最終導(dǎo)致圓度發(fā)生變形。法蘭的扭曲變形發(fā)生的主要原因是進(jìn)行長(zhǎng)條板對(duì)接焊縫時(shí)，較長(zhǎng)的焊縫發(fā)生橫向收縮，分布不均勻，在內(nèi)圓沿直徑方向從外圓到內(nèi)圓逐漸上翹，而遠(yuǎn)離焊縫的地方基本上不變形，這樣就產(chǎn)生了扭曲變形。

2法蘭焊接方案

2.1 角變形控制方案

角變形的控制主要方法包括坡口設(shè)計(jì)、對(duì)稱焊接、水平翻邊焊接和選擇合理的焊接參數(shù)。坡口設(shè)計(jì)是影響角度變形的關(guān)鍵因素，一條焊縫的坡口形狀直接關(guān)系到變形量的大小一般采用焊縫金屬含量較小的對(duì)稱雙U型或者對(duì)稱雙Y型坡口焊縫，焊接的角變形最小。對(duì)稱焊接是將焊縫點(diǎn)焊固定后，再用天車將法蘭懸掛，對(duì)法蘭的兩面同時(shí)進(jìn)行焊接作業(yè)，保證焊接的臉面收縮量保持對(duì)稱一致，從而抵消角變形。水平翻邊焊接適用于需要拼焊的法蘭數(shù)量較多時(shí)，受天車數(shù)量限制對(duì)稱焊接無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，先將法蘭焊成一個(gè)圓環(huán)，然后水平放置，焊接一面后，翻轉(zhuǎn)另一面焊接，并產(chǎn)生相互抵消的角變形，如此反復(fù)多次翻邊焊接，直至焊接完成。焊接參數(shù)的選擇也是放置角變形的重要手段。在法蘭焊接中一般均為多層焊接，焊接的第一面要求電壓較小，電流合適，較小熱量，控制角變形量。

2.2 圓度變化的控制方案

圓度的變化控制主要是通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的方法來預(yù)測(cè)焊縫的橫向收縮量，從而預(yù)留出法蘭的收縮余量，有效控制半徑的減少變化，從而控制圓度的變化。例如，在拼焊一個(gè)法蘭，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算預(yù)計(jì)焊縫收縮為3mm，而法蘭的邊長(zhǎng)收縮的和為12mm，這樣在焊接的過程中每一遍會(huì)預(yù)留1.5mm的直邊，是圓度的變化在我們的控制范圍內(nèi)。

2.3 扭曲變形的控制方案

扭曲變形也是在法蘭焊接過程中需要重點(diǎn)控制的變形，通常技術(shù)人員會(huì)通過退焊法、對(duì)焊法、跳焊法來進(jìn)行焊接，以降低扭曲變形的程度。

退焊法主要采用如圖2所示的方法，可以分為兩段或三段進(jìn)行退焊，每一段的焊接順序如圖中箭頭所示，從右向左一次焊接。

對(duì)焊法采用圖3中所示的兩段焊縫焊接方向相反的焊接。

跳焊法：焊接順序如圖4所示先焊接左部1，再焊接右部2，最后焊接中部3。

3預(yù)防法蘭焊接變形措施

3.1錘擊措施

錘擊法主要在法蘭焊接的最后幾層中使用，通過錘擊的方法消去部分殘余應(yīng)力，為后續(xù)的熱處理最好準(zhǔn)備，減小熱處理過程中的變形量。錘擊可實(shí)現(xiàn)法蘭上下、左右收縮量的微變，達(dá)到很好的錘擊效果。在法蘭的下端錘擊密度要適當(dāng)加大，減小拱量，內(nèi)側(cè)錘擊密度大會(huì)造成法蘭焊縫處外徑減小。

3.2消除摩擦力影響措施

摩擦力的存在對(duì)法蘭焊接的效果具有重要的影響。通常采用的消除摩擦力影響的方法式在法蘭下面墊上聚四氟乙烯塑料片以減小摩擦系數(shù)，降低法蘭與支架之間的摩擦力，減小摩擦力對(duì)法蘭焊接變形的影響。

3.3 消除重力影響措施

除了摩擦力外，重力對(duì)法蘭焊接的效果也有一定的影響，重力的存在會(huì)造成法蘭在焊接過程中上拱量增大。消除重力影響的主要措施是焊至兩層后，通過千斤頂支撐焊縫中央，撤銷重力對(duì)法蘭上拱量的影響。

結(jié)語

法蘭焊接過程中的變形主要包括角變形、圓度變形和扭曲變形，不同類型的變形原理不同。一般通過坡口設(shè)計(jì)、對(duì)稱焊接、水平翻邊焊接和選擇合理的焊接參數(shù)進(jìn)行角度變形控制，圓度的變形控制主要通過預(yù)測(cè)收縮量，預(yù)留空間，退焊法、對(duì)焊法、跳焊法是進(jìn)行扭曲變形控制的有效防范。在焊接過程需要消除摩擦力、重力的影響，并通過錘擊減小變形。

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作者簡(jiǎn)介：

李儒富（1981.09--），男，廣東省陽春人，大學(xué)?？?，畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)，助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì).